專利名稱：同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置及其調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置及其調(diào)整方法。尤其，涉及一種不使用傳感器檢測(cè)同步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度或轉(zhuǎn)子位置，而備有測(cè)定/調(diào)整其電氣常數(shù)功能的控制裝置及其調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
在特許文獻(xiàn)1中已經(jīng)公開了一種不必使用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器及轉(zhuǎn)子位置傳感器，使用逆變器等控制裝置自動(dòng)地檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的技術(shù)。該技術(shù)，在d-q坐標(biāo)上，施加直流電壓或交流電壓，測(cè)定交流電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)。另外，在特許文獻(xiàn)2中公開了一種對(duì)同步電動(dòng)機(jī)在任意相位流過直流成分，固定轉(zhuǎn)子位置，在其上疊加交流成分而測(cè)定電氣常數(shù)的技術(shù)。而且，在特許文獻(xiàn)3中公開了一種僅在微短期間內(nèi)施加脈沖狀的電壓，根據(jù)電流響應(yīng)過渡測(cè)定電氣常數(shù)的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開昭60-183953號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2特開2000-50700號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)3特開2001-69783號(hào)公報(bào)。
在特許文獻(xiàn)1中，其對(duì)象是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，尤其，不能適用于具有凸極性的同步電動(dòng)機(jī)。
另外，在特許文獻(xiàn)2中，需要通過在磁體的磁通方向流過直流來固定轉(zhuǎn)子，但是，在對(duì)與其正交轉(zhuǎn)矩軸方向施加交流時(shí)，得不到直流所產(chǎn)生的效果。轉(zhuǎn)子振動(dòng)，測(cè)定值會(huì)產(chǎn)生誤差。另外，用于固定位置的直流是額定值左右的大電流，持續(xù)供給該大電流會(huì)對(duì)逆變器的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)器施加壓力，裝置壽命顯著降低。
另外，在特許文獻(xiàn)3中，因?yàn)槭┘用}沖狀的微小電壓，與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的條件不同，測(cè)定值有時(shí)包含有誤差。近年來的同步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為考慮了表面磁體的形狀或嵌入磁體形狀或磁阻轉(zhuǎn)矩后的特殊形狀等多種多樣，另外，在定子結(jié)構(gòu)中，也存在分布纏繞或集中纏繞或齒槽數(shù)、極數(shù)等各種各樣結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)。因此，脈沖狀的電壓施加時(shí)的電磁現(xiàn)象很可能與通常驅(qū)動(dòng)時(shí)的正弦波電壓施加時(shí)的現(xiàn)象不同，在測(cè)定值的精度上存在問題。
另外，近年來，在空調(diào)、冰箱這樣的家電產(chǎn)品中使用了同步電動(dòng)機(jī)，在這些家電中也需要電氣常數(shù)的自動(dòng)測(cè)定/調(diào)整。在這種情況下，當(dāng)然不能使用旋轉(zhuǎn)速度傳感器或位置傳感器，而且很多情況下電動(dòng)機(jī)相電流傳感器也不使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種不依賴電動(dòng)機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，可在短時(shí)間高精度地進(jìn)行電氣常數(shù)地測(cè)定或自動(dòng)調(diào)整的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置或其調(diào)整方法。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種不機(jī)械地固定轉(zhuǎn)子，可在短時(shí)間高精度地進(jìn)行電氣常數(shù)地測(cè)定或自動(dòng)調(diào)整的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置或其調(diào)整方法。
本發(fā)明的再另一目的在于，提供一種不增加逆變器的負(fù)擔(dān)，電氣常數(shù)可自動(dòng)調(diào)整的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置或其調(diào)整方法。
在本發(fā)明技術(shù)方案一中，其特征在于，一邊從逆變器對(duì)同步電動(dòng)機(jī)供給該同步電動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)頻率的25％以上的頻率的三相不平衡交流，一邊進(jìn)行同步電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的測(cè)定或控制系統(tǒng)的調(diào)整。
在該優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)所述三相不平衡交流的頻率為該同步電動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)頻率以上。
在本發(fā)明技術(shù)方案二中，備有一邊從逆變器對(duì)同步電動(dòng)機(jī)供給該同步電動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)頻率的25％以上的頻率的三相不平衡交流，一邊在進(jìn)行同步電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的測(cè)定或控制系統(tǒng)的調(diào)整，設(shè)定所述三相不平衡交流的頻率的機(jī)構(gòu)。
在其優(yōu)選的實(shí)施方式中，備有從外部設(shè)定輸入所述三相不平衡交流的頻率的操作機(jī)構(gòu)，或備有一邊改變逆變器的輸出頻率一邊使其收斂于適當(dāng)?shù)念l率的控制機(jī)構(gòu)。
在本發(fā)明實(shí)施方式三中，其特征在于，在所述三相不平衡交流的供給之前，從逆變器向同步電動(dòng)機(jī)供給直流電，使轉(zhuǎn)子位置與磁極軸一致。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，不必使用檢測(cè)交流同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的位置傳感器，以簡(jiǎn)單的控制構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)可自動(dòng)調(diào)整的電動(dòng)機(jī)控制裝置或調(diào)整方法。
本發(fā)明的其他目的和特征，根據(jù)以下的所闡述的實(shí)施方式將會(huì)更加明確。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的控制框圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的自動(dòng)測(cè)定處理流程圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)電流波形圖。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的交流電動(dòng)機(jī)控制裝置中的轉(zhuǎn)矩電流到轉(zhuǎn)子相位的傳遞函數(shù)的框圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的部分控制框圖。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的自動(dòng)測(cè)定處理流程圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的測(cè)定的交流的頻率、電動(dòng)機(jī)的電流波形及電感測(cè)定結(jié)果的時(shí)間變化圖表。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式3的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的部分控制框圖。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式3的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)電流波形圖。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式4的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的Ld測(cè)定器的功能框圖。
圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式5的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置Ld測(cè)定器的功能框圖。
圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式6的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的Ld測(cè)定器的功能框圖。
圖13A、13B表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的通常驅(qū)動(dòng)時(shí)和常數(shù)測(cè)定時(shí)的施加電壓指令的比較圖。
圖14表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的課題的電流電壓的波形圖。
圖15是本發(fā)明的實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的部分功能框圖。
圖16是本發(fā)明的實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電流、電壓波形圖。
圖17是應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方式8的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的外觀構(gòu)成圖。
圖18是將本發(fā)明應(yīng)用在空調(diào)中的實(shí)施方式9的控制裝置的外觀構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式
接下來，參照?qǐng)D1～圖18，說明本發(fā)明的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式。另外，在以下的實(shí)施方式中，作為電動(dòng)機(jī)使用永磁型同步電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為PM電動(dòng)機(jī))進(jìn)行說明，但是涉及其他的同步電動(dòng)機(jī)，例如，繞組型同步電動(dòng)機(jī)、磁阻型同步電動(dòng)機(jī)等也同樣可以實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施方式1圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的框圖。本實(shí)施方式1的控制裝置首先備有轉(zhuǎn)速指令發(fā)生器1，其產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指令ωr*；逆變控制器2。該逆變控制器2，運(yùn)算逆變器3應(yīng)該輸出的交流電壓，變換為脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，輸出給逆變器3。接著，作為主電路，備有直流電源4，其對(duì)所述逆變器3供電；和作為控制對(duì)象的永磁同步型同步電動(dòng)機(jī)5(以下簡(jiǎn)稱為PM電動(dòng)機(jī))。直流電源4由交流電源41、構(gòu)成整流電路的二極管橋路42和平滑濾波電容器43構(gòu)成，在平滑濾波電容器43的兩端產(chǎn)生直流電壓V0。從該直流電源4到逆變器3的直流通路中備有檢測(cè)直流電流IDC的電流檢測(cè)器6。
在控制器2內(nèi)，電流再現(xiàn)器7被輸入檢測(cè)電流IDC，通過運(yùn)算再現(xiàn)流入PM電動(dòng)機(jī)5中的三相交流電流Iu、Iv、Iw。被再現(xiàn)出的三相交流電流Iuc、Ivc、Iwc由坐標(biāo)變換器8，通過在控制器內(nèi)部假定的PM電動(dòng)機(jī)的相位角θdc，坐標(biāo)變換為d、q各軸上的成分Idc、Iqc。電壓指令運(yùn)算器9，基于速度指令ωr*、電流檢測(cè)值Idc、Iqc運(yùn)算用于通常驅(qū)動(dòng)PM電動(dòng)機(jī)5的電壓指令Vdc*、Vqc*。dq逆變換器10，將電壓指令Vdc*、Vqc*變換為三相交流電壓指令Vu*、Vv*、Vw*。PWM脈沖發(fā)生器11，基于三相交流電壓指令Vu*、Vv*、Vw*，產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)控制逆變器3開關(guān)的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。電壓指令切換器12在通常驅(qū)動(dòng)模式和PM電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)自動(dòng)測(cè)定/調(diào)整模式之間進(jìn)行電壓直流的切換。同樣，相位指令切換器13切換相位指令。測(cè)定用頻率設(shè)定器14設(shè)定在電氣常數(shù)測(cè)定/調(diào)整模式下的測(cè)定用交流的頻率ω1t。電動(dòng)機(jī)常數(shù)自動(dòng)調(diào)整器15，輸入頻率ω1t，產(chǎn)生電氣常數(shù)測(cè)定所需的施加電壓指令Vdc*、Vqc*，同時(shí)由檢測(cè)電流Idc、Iqc計(jì)算PM電動(dòng)機(jī)5的電氣常數(shù)Ld、Lq并輸出。零相位指令發(fā)生器16在電氣常數(shù)測(cè)定/調(diào)整時(shí)，具有將控制器內(nèi)部的相位固定在零的作用。最后，模式切換器17，根據(jù)來自外部的指令，在通常驅(qū)動(dòng)模式和電氣常數(shù)自動(dòng)測(cè)定模式之間切換控制器2的動(dòng)作模式。
接著，使用圖1說明本實(shí)施方式1的動(dòng)作原理。
在本實(shí)施方式中，作為控制器2的動(dòng)作，存在PM電動(dòng)機(jī)5的通常驅(qū)動(dòng)模式和電氣常數(shù)自動(dòng)檢測(cè)模式這兩種模式，這些根據(jù)來自模式切換器17的信號(hào)進(jìn)行切換。通常驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，電壓指令切換器12和相位指令切換器13切換在圖示的狀態(tài)“0”側(cè)，另外，在自動(dòng)測(cè)定模式中，切換在“1”側(cè)。
首先，對(duì)通常驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行說明。從轉(zhuǎn)速指令發(fā)生器1通過數(shù)字或模擬等的通信機(jī)構(gòu)，對(duì)電壓指令運(yùn)算器9提供電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速指令ωr*。在電壓指令運(yùn)算器9中，基于轉(zhuǎn)速指令ωr*和檢測(cè)電流Idc、Iqc，進(jìn)行PM模式驅(qū)動(dòng)所需的電壓指令Vdc*、Vqc*以及對(duì)PM電動(dòng)機(jī)5的施加電壓的交流相位θdc的運(yùn)算。
在電流再現(xiàn)器7中，基于在電流檢測(cè)器6檢測(cè)出的電源電流IDC和PWM信號(hào)，通過特開平8-19263號(hào)公報(bào)等記載的方法，運(yùn)算再現(xiàn)PM電動(dòng)機(jī)的三相交流電流。接著，在坐標(biāo)變換器8中，被再現(xiàn)出的交流電流Iuc、Ivc、Iwc基于交流相位θdc變換為以角頻率ω1*旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸(dq軸)的電流成分Idc、Iqc。另一方面，Vdc*、Vqc*由dq坐標(biāo)逆變器10再變換為交流量，進(jìn)而，在PWM脈沖發(fā)生器11中，變換為脈寬調(diào)制波信號(hào)，發(fā)送到逆變器3。關(guān)于該基本動(dòng)作，是與特開2002-272194號(hào)公報(bào)中記載的方法同樣。
接著，對(duì)本發(fā)明的特征的自動(dòng)測(cè)定模式的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在自動(dòng)測(cè)定模式中，以在測(cè)定用頻率設(shè)定器14中所設(shè)定的角頻率ω1t變化的交流頻率施加到Vdc*和Vqc*，在PM電動(dòng)機(jī)5中流過電流。根據(jù)該電流和電壓的關(guān)系，運(yùn)算PM電動(dòng)機(jī)5的d軸電感Ld和q軸電感Lq。使用圖2的處理流程和圖3的PM電動(dòng)機(jī)的相電流波形說明該動(dòng)作。
圖2是該實(shí)施方式1的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的自動(dòng)測(cè)定處理流程圖。首先，在步驟201中，將測(cè)定用頻率ω1t設(shè)為零，在步驟202中，將直流電壓Vd逐漸施加到PM電動(dòng)機(jī)的Vdc*輸入端子。
圖3是該實(shí)施方式1的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電動(dòng)機(jī)直流波形圖。首先，如圖3的期間(1)所示，使直流電流Iu～I(xiàn)w緩慢地增加，斜波狀地增加電壓Vdc*。這樣，PM電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)子位置與控制上的dc軸(磁通軸)一致。
接著，在步驟203中，將測(cè)定用頻率ω1t設(shè)定在電角頻率ω1max，該電角頻率ω1max是與PM電動(dòng)機(jī)5的通常驅(qū)動(dòng)中所使用的最高轉(zhuǎn)速一致的電角頻率。而且，在步驟204中，通過將d軸電壓指令Vdc*作為簡(jiǎn)單正弦波，而將三相不平衡交流電壓施加到PM電動(dòng)機(jī)5。在步驟205中，基于此時(shí)檢測(cè)出的電流值運(yùn)算d軸電感Ld。
接著，在步驟206中，將d軸電壓指令Vdc*設(shè)為零，將q軸電壓指令Vqc*設(shè)為正弦波，對(duì)PM電動(dòng)機(jī)施加三相不平衡交流電壓。在步驟207中，同樣，基于檢測(cè)電流值，計(jì)算q軸電感Lq。
以上的步驟204～207，是圖3中的施加三相不平衡交流的電動(dòng)機(jī)常數(shù)自動(dòng)測(cè)定模式期間(2)，PM電動(dòng)機(jī)5的電流波形，為圖示的三相不平衡的交流電流。
然后，進(jìn)入通常驅(qū)動(dòng)模式期間(3)，從逆變器3向PM電動(dòng)機(jī)5供給三相平衡交流，驅(qū)動(dòng)PM電動(dòng)機(jī)5。
在本實(shí)施方式中最重要的是測(cè)定用頻率ω1t的設(shè)定。即使在d軸上施加交流電壓，在PM電動(dòng)機(jī)5中也不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，對(duì)于q軸上的電流產(chǎn)生基本的轉(zhuǎn)矩。但是，通過將測(cè)定用頻率ω1t設(shè)定在與PM電動(dòng)機(jī)最大速度頻率ω1max相同的頻率(ω1t＝ω1max)，抑制q軸電感Lq測(cè)定時(shí)的轉(zhuǎn)子的變動(dòng)。使用圖4說明該原理。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的交流電動(dòng)機(jī)控制裝置中的轉(zhuǎn)矩電流到轉(zhuǎn)子相位的傳遞函數(shù)的框圖。該圖(a)，是用傳遞函數(shù)表示從轉(zhuǎn)矩電流Iq到PM電動(dòng)機(jī)的相位變化的圖。Iq和相位角θdc的關(guān)系用電動(dòng)機(jī)的極數(shù)P、磁通Φ、機(jī)械系統(tǒng)的慣性J等的函數(shù)表示。另外，圖中的符號(hào)，Tm表示產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，ωrPM電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；ω1表示電角頻率。這里，設(shè)Iq變動(dòng)的交流成分ΔIq，傳遞函數(shù)成為如圖4(b)所示。通過ΔIq相位角變動(dòng)其最大值為Δθ。如圖(c)所示，Δθ與ω1t的二次方成反比。
即，盡可能不改變轉(zhuǎn)子，為了以固定的狀態(tài)測(cè)定電感，優(yōu)選測(cè)定時(shí)的交流頻率盡可能的高。但是，在與通常的驅(qū)動(dòng)時(shí)相差很遠(yuǎn)的頻率下，反而影響PM電動(dòng)機(jī)的頻率特性，可能擴(kuò)大測(cè)定誤差，不優(yōu)選過分的提高。對(duì)于市場(chǎng)銷售的空調(diào)用的電動(dòng)機(jī)，以該電動(dòng)機(jī)的最高旋轉(zhuǎn)頻率的25％的測(cè)定用頻率就可以以足夠的精度測(cè)定電動(dòng)機(jī)的常數(shù)。
但是，在實(shí)施方式1中，將測(cè)定用頻率ω1t設(shè)為PM電動(dòng)機(jī)的最高驅(qū)動(dòng)頻率ω1max時(shí)，只要不是特殊用途的電動(dòng)機(jī)，是可以以足夠的精度測(cè)定/調(diào)整電動(dòng)機(jī)的常數(shù)。如果從PM電動(dòng)機(jī)的磁回路特性的角度考慮，即使比最大速度頻率高幾成也不會(huì)存在大問題。
另外，PM電動(dòng)機(jī)的用途，例如，如冰箱或空調(diào)那樣，如果存在某些限制，從其容量和轉(zhuǎn)速對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的慣性J設(shè)想某些限定。此時(shí)，相位角θ的變動(dòng)幅度例如規(guī)定在±5度以內(nèi)，如圖4(d)所示，可以根據(jù)下述式(1)設(shè)定測(cè)定用頻率ω1t。
ω1t=3·p2·Φ·It8·J·Δθ---(3)]]>另外，此時(shí)，如果PM電動(dòng)機(jī)的容量、額定電壓、轉(zhuǎn)速如果是已知的，所需的磁通Φ可以設(shè)為常識(shí)的值、也可以設(shè)定。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式1中，將直流斜波狀地增加，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的定位，但是，低溫時(shí)的油壓泵等如果是粘性強(qiáng)的負(fù)載，即使施加斜波狀的直流也沒有問題。而且，即使不通過直流，假設(shè)如果已知d軸位置，則可以不要通過直流電流。例如，可以使用在特開2002-078392號(hào)公報(bào)中所示的初始位置推測(cè)方法，不需通過直流電流。
以上，根據(jù)本發(fā)明的第1實(shí)施方式，不必固定PM電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，可以高精度測(cè)定/調(diào)整電氣常數(shù)的電感。特別，在測(cè)定中不必通過直流電流，可以降低由于通過直流電流而引起的構(gòu)成逆變?cè)O(shè)備的負(fù)擔(dān)，可以防止逆變器的故障。
另外，在本實(shí)施方式中(以及，在此后的實(shí)施方式)，作為電流檢測(cè)方法，使用檢測(cè)逆變器直流電流的方法，但是，如果備有PM電動(dòng)機(jī)的相電流檢測(cè)器檢測(cè)直接相電流，可以不需電流再現(xiàn)器7。
實(shí)施方式2接著，使用圖5～圖7，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。
在所述實(shí)施方式1中，在自動(dòng)測(cè)定模式中的測(cè)定用頻率與PM電動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)頻率(最大電氣角度頻率)一致。此時(shí)，PM電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子變動(dòng)何種程度，測(cè)定結(jié)果存在何種誤差，依賴于機(jī)械系統(tǒng)的慣性J。因此，在本實(shí)施方式2中，提供考了這些問題的控制裝置。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的控制框圖的部分圖。僅表示了本實(shí)施方式中的測(cè)定用頻率設(shè)定器14B和電動(dòng)機(jī)常數(shù)自動(dòng)調(diào)整器15B的關(guān)系，實(shí)施方式2使用它來代替圖1的14、15。其動(dòng)作，使用圖6的處理流程、以及圖7的波形進(jìn)行說明。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式2的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的自動(dòng)測(cè)定處理的流程。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的測(cè)定交流的頻率、電動(dòng)機(jī)的電流波形以及電感測(cè)定結(jié)果的時(shí)間變化曲線。
首先，在圖6中，步驟201～205，是與圖2使用同一符號(hào)的步驟，測(cè)定電感Ld。
在步驟601中，測(cè)定用頻率ω1t設(shè)定在PM電動(dòng)機(jī)5的驅(qū)動(dòng)頻率范圍的任意的頻率，將d軸電壓指令Vdc*設(shè)為零，同時(shí)q軸電壓指令Vqc*設(shè)為簡(jiǎn)單的正弦波，由此對(duì)PM電動(dòng)機(jī)5施加三相不平衡交流電壓。在步驟602中，基于此時(shí)所檢測(cè)出的電流值，運(yùn)算q軸電感Lq。將該測(cè)量結(jié)果作為在圖7中的第1次的Lq的值Lq0，在步驟603被存儲(chǔ)。接著，在步驟604中，將測(cè)定用頻率ω1t增加若干，在步驟605中，基于再次檢測(cè)出的電流值，計(jì)算q軸電感Lq。在步驟606中，將此次得到的電感Lq與上次存儲(chǔ)的電感Lq0進(jìn)行比較，如果其差值ΔLq變大，例如如果超過5％，返回步驟603重復(fù)該動(dòng)作。在該重復(fù)中，增加測(cè)定用頻率，使Lq值收斂。此時(shí)，PM電動(dòng)機(jī)5的相電流，如圖7(b)所示，逐步變?yōu)楦哳l率。前一次得到的值和本次得到的值之差，收斂于規(guī)定的例如5％的范圍內(nèi)時(shí)，沒有頻率依賴性，即可以認(rèn)為不受轉(zhuǎn)子變動(dòng)影響。因此，進(jìn)入步驟607，將此次得到的值定為q軸電感Lq，如圖7(c)所示，接收測(cè)定。
測(cè)定中所使用的頻率，優(yōu)選為與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)條件盡量相接近的頻率。但是，轉(zhuǎn)子振動(dòng)時(shí)，Lq的測(cè)定值中存在Ld的影響，誤差變大。通過采用本實(shí)施方式，可以大幅度地改善這些問題。
實(shí)施方式3接著，使用圖8～9對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3進(jìn)行說明。
如實(shí)施方式1、2所示，為了測(cè)定電氣常數(shù)，需要在電動(dòng)機(jī)中流過交流。但是，突然地流過接近額定電流的交流時(shí)，以此為契機(jī)，可能引發(fā)轉(zhuǎn)子開始振動(dòng)。
圖8是解決上述問題的本發(fā)明的實(shí)施方式3的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的部分控制框圖。通過使用圖8的電動(dòng)機(jī)常數(shù)自動(dòng)調(diào)整器15C，代替圖1中的電動(dòng)機(jī)常數(shù)自動(dòng)調(diào)整器15，可以實(shí)現(xiàn)難以產(chǎn)生振動(dòng)的裝置。
在圖8中，電動(dòng)機(jī)常數(shù)自動(dòng)調(diào)整器15C，由Ld測(cè)定器18和Lq測(cè)定器19構(gòu)成。二者的內(nèi)部構(gòu)成是一樣的，只表示Ld測(cè)定器18的具體構(gòu)成。首先，備有在常數(shù)測(cè)定時(shí)決定施加電壓的振幅的測(cè)定電壓振幅指令器20；對(duì)該指令的變化率提供限制的速率限制器21。接著，還備有接收測(cè)定用頻率ω1t輸出正弦波狀的函數(shù)的交流函數(shù)發(fā)生器22；運(yùn)算該交流函數(shù)發(fā)生器22的輸出和所述速率限制器21的輸出之積的乘法器23。進(jìn)一步，基于檢測(cè)電流Idc(或Iqc)計(jì)算電感Ld(或者Lq)的Ld(或Lq)運(yùn)算器24。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式3的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電氣常數(shù)測(cè)定模式中的電動(dòng)機(jī)電流波形圖。
接著，對(duì)于圖8的動(dòng)作，邊參照?qǐng)D9的電動(dòng)機(jī)電流波形邊進(jìn)行說明。測(cè)定電壓，以d軸→q軸的順序施加，該動(dòng)作在測(cè)定電壓振幅指令器20中被編程。從測(cè)定電壓振幅指令器20輸出斜波狀的電壓，但是速率限制器21限制其變化率。變化率被限制的振幅指令和交流函數(shù)發(fā)生器22輸出的正弦波函數(shù)在乘法器23進(jìn)行相乘，作為Vdc*(或Vqc*)，與此對(duì)應(yīng)的測(cè)定用不平衡三相交流施加到PM電動(dòng)機(jī)。施加電壓由于是振幅值緩慢增加的交流，所以如圖9所示，該電流值也慢慢增加。其結(jié)果，減小擾動(dòng)的影響，不產(chǎn)生振動(dòng)。另外，在測(cè)定結(jié)束時(shí)，電壓振幅慢慢降低，防止電機(jī)振動(dòng)。
以上，根據(jù)本實(shí)施方式3，可以慢慢增減用于電感等的常數(shù)測(cè)定的交流振幅，可以有效地防止轉(zhuǎn)子的振動(dòng)。另外，在測(cè)量d軸電感時(shí)，由于減少速率限制的效果，所以也可以只對(duì)q軸電感測(cè)定時(shí)使用速率限制。
實(shí)施方式4接著，使用圖10對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4進(jìn)行說明。
如實(shí)施方式1～3所示，為了測(cè)定電氣常數(shù)，需要根據(jù)施加電流電壓和與其一起的交流電流的檢測(cè)值測(cè)定電動(dòng)機(jī)常數(shù)。此時(shí)，需要引入相位信息來分析施加電壓和檢測(cè)電流的關(guān)系。通常，一般是導(dǎo)入傅立葉級(jí)數(shù)展開。但是，通過數(shù)值運(yùn)算處理，正確地實(shí)現(xiàn)傅立葉級(jí)數(shù)展開，存在軟件處理負(fù)荷增加的問題。尤其，在根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)改變測(cè)定用頻率ω1t時(shí)，需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)置微分周期或積分周期等。因此，在本實(shí)施方式中，提供了一種通過簡(jiǎn)單的方法，同時(shí)進(jìn)行交流電壓波形的生成和檢測(cè)電流的成分分析，同時(shí)求得電感以及阻抗成分的方法。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式4的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的Ld測(cè)定器的功能框圖。也準(zhǔn)備了與該Ld測(cè)定器18D同樣構(gòu)成的Lq測(cè)定器，通過使用之前的實(shí)施方式1～3，可以實(shí)現(xiàn)高精度的常數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置。
圖10所示的Ld測(cè)定器18D，由與圖8同樣的測(cè)定電壓振幅指令器20、速率限制器21、乘法器23、計(jì)算PM電動(dòng)機(jī)5的電阻R和電感的RL運(yùn)算器25構(gòu)成。該RL運(yùn)算器25，備有對(duì)測(cè)定用頻率ω1t進(jìn)行積分，輸出相位角θ1t的積分器26；基于測(cè)定用頻率ω1t分別輸出正弦波和余弦波的正弦波余弦波發(fā)生器27、28。另外，還備有將這些正弦波/余弦波與電流檢測(cè)值Idc相乘的乘法器29、30；輸入這些乘積值，切除脈沖成分的一階延遲濾波波器31、32。進(jìn)而，還具有基于測(cè)定電壓振幅指令Vt、一階延遲濾波器31、32的輸出和測(cè)定用頻率ω1t，運(yùn)算電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)Ld(或者Lq)的常數(shù)運(yùn)算器33。
接著，對(duì)Ld測(cè)定器18D的動(dòng)作進(jìn)行說明。
測(cè)定電壓振幅指令Vt與實(shí)施方式3的動(dòng)作同樣構(gòu)成。通過該Vt和余弦波發(fā)生器28的輸出之積，Vdc*用下式(2)表示，對(duì)PM電動(dòng)機(jī)5施加交流電壓。
Vdc*＝Vt·cos(θ1t) ……(2)另一方面，檢測(cè)電流Idc因?yàn)閷?duì)于Vdc*為延遲相位，所以成為下式(3)。
Idc＝It·cos(θ1t-Φ) ……(3)(3)式可以進(jìn)行(4)的變換。
Idc＝Idsin·sin(θ1t)+Idcos·cos(θ1t) ……(4)對(duì)于該Idc，例如乘以正弦波函數(shù)時(shí)，成為下述的(5)，分離為直流成分和2倍的脈動(dòng)成分。
Idc×sinθ1t=12Idsin{1-cos(2·θ1t)}+12Idcos·sin(2·θ1t)}---(5)]]>該波形中，介于圖10中的一階延遲濾波器31，只輸出直流成分時(shí)，得到Idsin(正弦波成分)。
同樣，在(4)式中乘以余弦波，通過濾波器32，可以提取Idcos(余弦波成分)。此時(shí)，如果將一階延遲濾波器31、32的時(shí)間常數(shù)TLF設(shè)定在某些值以上，即使改變頻率ω1t也沒有大問題。因而，即使不用傅立葉級(jí)數(shù)展開或FFT這樣的處理，也可以簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)。
因此，兩個(gè)一階延遲濾波器31、32分別形成Idccos的正弦波成分Idsin、余弦波成分Idcos。作為Vdc*，因?yàn)樘峁┯嘞也ǎ鶕?jù)該關(guān)系，由下述(6)在常數(shù)運(yùn)算器33中求取Ld或R。
Ld=1ω1tVt·IdsinIdsin2+Idcos2,R=Vt·IdcosIdsin2+Idcos2---(6)]]>另外，在本實(shí)施方式中，以d軸的電氣常數(shù)為例進(jìn)行說明，q軸也完全同樣可以運(yùn)算Lq、R。
這樣，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式4，由交流電壓而流過的電流用簡(jiǎn)單的構(gòu)成分離成分，可以求得電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)。
實(shí)施方式5接著，使用圖11，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式5進(jìn)行說明。
所述實(shí)施方式4，為了測(cè)定電氣常數(shù)，施加交流電壓，將伴隨其的交流電流的檢測(cè)值分離為交流電壓的同相成分和相差90度相位的成分，運(yùn)算電氣常數(shù)。
公知作為電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)，特別是電感容易受到磁飽和的影響，根據(jù)測(cè)定電流值，可知其值變化。因此，本來不施加電壓，將電流值如只流過電動(dòng)機(jī)額定電流，測(cè)定電氣常數(shù)。
根據(jù)本實(shí)施方式，將電流值作為參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電氣常數(shù)的自動(dòng)測(cè)定。
圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式5的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的Ld測(cè)定器18E功能框圖。通過使用本實(shí)施方式代替上述實(shí)施方式中的Ld測(cè)定器18D，可以實(shí)現(xiàn)將電流值作為參數(shù)的常數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置。
在如圖11中，由測(cè)定電流振幅指令器34，設(shè)定電流指令的大小。在該實(shí)施方式中，沒有附加速率限制器，但是也可以如之前的實(shí)施方式那樣附加。在本實(shí)施方式中，進(jìn)行信號(hào)的加法運(yùn)算或減法運(yùn)算的加減法器35、36，積分補(bǔ)償器37、38，常數(shù)運(yùn)算器39，加法器40和乘法器44、45作為新部件使用。除此之外，還備有之前實(shí)施方式中說明過的零相位指令發(fā)生器16、積分器26、正弦波發(fā)生器27、余弦波發(fā)生器28、乘法器29、30以及一階延遲濾波器31、32。
接著，對(duì)Ld測(cè)定器18E的動(dòng)作進(jìn)行說明。
對(duì)于電流檢測(cè)值Idc，由乘法器29、30與余弦波函數(shù)、正弦波函數(shù)相乘，其相乘值分別輸入一階延遲濾波器31、32，只輸出直流成分。到此為止的動(dòng)作，與所述簡(jiǎn)單型傅立葉級(jí)數(shù)展開完全相同。然后，對(duì)于Idsin和Idcos的各自的成分，在加減法器35、36中運(yùn)算與指令值之間的差值。對(duì)于Idsin，計(jì)算與測(cè)定電流振幅指令器34輸出的It和差值，通過積分補(bǔ)償器37計(jì)算輸出電壓Vdsin以使該差值為零。同樣，對(duì)于Idcon通過零相位指令發(fā)生器16計(jì)算Vdcon以使其控制為零。Vdsin、Vdcos在乘法器44、45中分別與正弦波/余弦波的函數(shù)相乘。這些，在加法器40進(jìn)行二者相加之后，成為施加給電動(dòng)機(jī)的電壓指令Vdc*。本實(shí)施方式中其特征在于，電流值的正弦波/余弦波成分的各自以與指令一致的方式進(jìn)行反饋控制。常數(shù)運(yùn)算器39中，使用Vdsin、Vdcos、ω1t以及It的值，按照下述(7)運(yùn)算電動(dòng)機(jī)常數(shù)。
Ld=Vdcosω1t·It,R=VdsinIt---(7)]]>另外，在本實(shí)施方式中，以d軸的電氣常數(shù)為例進(jìn)行說明，但是q軸也完全相同，可以計(jì)算Lq、R。
如此，根據(jù)本發(fā)明的第5實(shí)施方式，將電流的大小作為參數(shù)，以簡(jiǎn)單的構(gòu)成就可以計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)。由此，可以測(cè)定對(duì)于電流值的磁飽和特性，進(jìn)一步提高控制精度。
實(shí)施方式6接著，使用圖12，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式6進(jìn)行說明。
上述的實(shí)施方式5，是將電流振幅作為常數(shù)自動(dòng)測(cè)定常數(shù)的。如此，通過導(dǎo)入反饋控制，可將電流值作為參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。在反饋增益的設(shè)定方法中存在問題。即，為了將電流值快速地穩(wěn)定于規(guī)定值，必須根據(jù)控制對(duì)象的參數(shù)，將控制增益(圖11中的積分補(bǔ)償器34的增益KiL)設(shè)定在適當(dāng)?shù)闹?。但是，在電氣常?shù)完全不知的情況下，不可能進(jìn)行最佳設(shè)定，需要響應(yīng)上作出某種程度的犧牲。在最壞的情況下，可能發(fā)散振蕩不收斂，陷入不能測(cè)定。冰箱用的電動(dòng)機(jī)等，如果其用途被限制，可以進(jìn)行某種程度的增益設(shè)定，但是，進(jìn)一步，在范圍廣的領(lǐng)域，在進(jìn)行常數(shù)的自動(dòng)測(cè)定存在問題。
因此，在本實(shí)施方式中，提供一種可進(jìn)一步擴(kuò)大通用性，且將電流值作為參數(shù)測(cè)定的控制裝置。
圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式6的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的Ld測(cè)定器的功能框圖。Ld測(cè)定器18F，將基本構(gòu)成作為圖10的實(shí)施方式，但是在電壓振幅直流的提供上存在很大的不同。圖12的Ld測(cè)定器18F，作為新的部件，追加測(cè)定電壓振幅增加率設(shè)定器46、積分器47、測(cè)定電流振幅設(shè)定器48、電流振幅運(yùn)算器49以及信號(hào)比較器50。RL運(yùn)算器25與上述的實(shí)施方式4(圖10)完全不同，不同點(diǎn)在于，Idsin及Iqsin將電流振幅運(yùn)算器49輸出。
接著，對(duì)Ld測(cè)定器18F的動(dòng)作進(jìn)行說明。
測(cè)定電壓振幅增加率設(shè)定器46中設(shè)定增加率dV，增加率dV用于緩慢增加對(duì)PM電動(dòng)機(jī)施加的交流電壓的振幅。例如，一秒鐘內(nèi)增加額定電壓的10％等那樣，進(jìn)行dV設(shè)定。切換器13中，根據(jù)比較器50的輸出，將開關(guān)切換為[1]或
，在[1]時(shí)，dV直接輸出，
時(shí)輸出零。積分器47中，根據(jù)切換器13的輸出進(jìn)行積分。另一方面，在電流振幅運(yùn)算器49中，基于Idcos、Idsin的值，由下述的式(8)運(yùn)算電流振幅I0。
I0=Idsin2+Idcos2---(8)]]>用比較器50比較該值和測(cè)定電流振幅設(shè)定器48的輸出It，如果It＞I0，將切換器13切換到[1]側(cè)，如果It＜I0，將切換器13切換到
側(cè)。其結(jié)果，常數(shù)測(cè)定的交流電壓，其振幅值從零值慢慢持續(xù)增加，在成為I0＝It時(shí)，停止增加。即，不導(dǎo)入電流反饋控制，前饋地將電流值設(shè)定在規(guī)定值。其結(jié)果，擴(kuò)大作為自動(dòng)測(cè)定的對(duì)象的電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)范圍，無論是哪種用途的PM電動(dòng)機(jī)均可以不需調(diào)整地測(cè)定常數(shù)。本方法是廣義的的反饋控制，其最大特點(diǎn)在于，通過犧牲線性性，來擴(kuò)大對(duì)未知電動(dòng)機(jī)的通用性。
另外，在本實(shí)施方式中，以d軸的電氣常數(shù)為例進(jìn)行說明，當(dāng)時(shí)即使q軸也可以完全同樣地計(jì)算Lq、R。
如此，根據(jù)本發(fā)明的第6實(shí)施方式，將電流的大小作為參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)通用性極高的電氣常數(shù)的自動(dòng)測(cè)定。
接著，使用圖13～圖16，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式7進(jìn)行說明。
如在實(shí)施方式1中所述，使用在圖1中表示的檢測(cè)逆變器的直流電流的電流檢測(cè)器作為在本控制裝置中的電流檢測(cè)器。電流檢測(cè)器6實(shí)際上可以使用分流電阻器等廉價(jià)可以小型安裝的電流檢測(cè)器。
在本實(shí)施方式中，涉及根據(jù)該直流電流檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流的機(jī)構(gòu)。
圖13A、圖13B是本發(fā)明實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的通常驅(qū)動(dòng)模式和常數(shù)測(cè)定模式的施加電源指令的比較圖，表示在兩個(gè)模式下的電壓波形的不同點(diǎn)。這里，圖13A的通常驅(qū)動(dòng)時(shí)，施加平衡三相交流電壓，另一方面，在包含圖13B的自動(dòng)調(diào)整(自動(dòng)調(diào)整)的常數(shù)測(cè)定模式中，施加極端不平衡的三相不平衡電壓。特別，在圖13B的零交叉點(diǎn)附近的區(qū)域P中，同時(shí)，所有的電壓指令為零。與此相伴的電流檢測(cè)上的問題參考圖14進(jìn)行說明。
圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電流和電壓波形圖。在圖中，施加電壓Vu和Iu具有幾乎90度的相位差。即，測(cè)定用頻率ω1t是高頻波，由此幾乎為感性負(fù)載。其結(jié)果，在電流Iu的峰值附近的區(qū)域P，相電壓Vu近似為零。所有的相電壓為零的條件下，電流檢測(cè)器6中不流過電流，在電流峰值附近的區(qū)域P不流過直流電流IDC，不能觀測(cè)。這樣，省略了電流峰值附近的電流檢測(cè)，降低其精度。
圖15是本發(fā)明的實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的部分功能框圖，表示電動(dòng)機(jī)常數(shù)自動(dòng)調(diào)整器15G。圖15與之前的實(shí)施方式(例如，圖8等)的最大不同點(diǎn)在于對(duì)于從Ld測(cè)定器18和Lq測(cè)定器19輸出的Vdc*、Vqc*，設(shè)定其最大的下限51、52。其結(jié)果，可以阻止零交叉點(diǎn)附近的電壓指令的降低，進(jìn)行電流檢測(cè)。
圖16是本發(fā)明的實(shí)施方式7的同步電動(dòng)機(jī)控制裝置中的電流、電壓波形圖。如圖所示，在零交叉點(diǎn)附近的區(qū)域P中限制各相電壓的下限值，存在伴隨PWM控制的直流路徑的電流。另一方面，對(duì)電壓指令進(jìn)行修正，電壓的零交叉點(diǎn)附近的誤差，對(duì)大局幾乎沒有影響，可以高精度地進(jìn)行電流檢測(cè)，本方式在實(shí)用上是非常有效的手法。
另外，實(shí)際使用IGBT構(gòu)成逆變器電路時(shí)，作為電壓指令絕對(duì)值的下限值將輸出脈沖的寬度作為目標(biāo)即可?？紤]伴隨開關(guān)動(dòng)作的連接現(xiàn)象，最小確保10μs的通電寬度，可以進(jìn)行電流檢測(cè)。
實(shí)施方式8圖17是本發(fā)明的實(shí)施方式8的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的整體外觀構(gòu)成圖。
在圖17中，微型計(jì)算機(jī)53中包括圖1的轉(zhuǎn)速指令發(fā)生器1和模式切換器17。以下，同樣地與圖1的符號(hào)2、3、5、6、41、42、43相同的符合表示相同的部件。從微型計(jì)算機(jī)53通過通信線54對(duì)功率模塊55傳輸指令。該功率模塊55是將圖1的控制器2、逆變器3、電流檢測(cè)器6以及二極管橋路42一體化小型化后的模塊。另外，在功率模塊55中通過布線連接交流電源41、平滑電容器43以及PM電動(dòng)機(jī)5可實(shí)現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其可自動(dòng)測(cè)定/調(diào)整PM電動(dòng)機(jī)5的電氣常數(shù)。
在本實(shí)施方式中，通過控制器2或逆變器3模塊化，可以實(shí)現(xiàn)裝置整體的小形化，無論哪種電動(dòng)機(jī)5，均可提高簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)控制裝置的機(jī)動(dòng)性，可以擴(kuò)大其通用性。
實(shí)施方式9接著，使用圖8，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式9進(jìn)行說明。
圖18時(shí)空調(diào)中應(yīng)用本發(fā)明后的實(shí)施方式9的控制裝置的外觀構(gòu)成。在圖18中，符合2、3、6、42以及43分別與實(shí)施方式1(圖1)以及實(shí)施方式8(圖17)相同的部分。本實(shí)施方式所構(gòu)成空調(diào)的室外機(jī)57為用功率模塊55來控制內(nèi)置了電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)56，功率模塊55安裝有控制器2、逆變器3、電流檢測(cè)器6以及二極管橋路42?？照{(diào)等的壓縮機(jī)56在密閉狀態(tài)的壓縮機(jī)56的內(nèi)部安裝有PM電動(dòng)機(jī)5，PM電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或磁通的位置等的檢測(cè)困難。
但是，通過將本發(fā)明的控制裝置作為功率模塊55安裝，不必檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或位置，另外，以電動(dòng)機(jī)5內(nèi)置在壓縮機(jī)56中的狀態(tài)可以自動(dòng)測(cè)定/調(diào)整電動(dòng)機(jī)5的電氣常數(shù)。
另外，作為實(shí)施方式，以空調(diào)為例進(jìn)行說明，其他的電氣設(shè)備，例如，分立空調(diào)、冰箱等情況下，可以得到同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其備有直流電源；逆變器，其由所述直流電源供電、輸出交流電；PWM控制部，其對(duì)所述逆變器進(jìn)行脈寬調(diào)制控制；同步電動(dòng)機(jī)，其被供給所述逆變器所輸出的交流電；電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)流入所述同步電動(dòng)機(jī)中的電流；和驅(qū)動(dòng)控制裝置，其基于對(duì)所述同步電動(dòng)機(jī)的速度指令，作用在所述PWM控制部，變速驅(qū)動(dòng)所述同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制裝置備有常數(shù)測(cè)定控制機(jī)構(gòu)，該常數(shù)測(cè)定控制機(jī)構(gòu)對(duì)所述逆變器輸出所述同步電動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)頻率的25％以上的頻率且三相不平衡的交流，基于該三相不平衡交流的輸出時(shí)的所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，計(jì)算所述同步電動(dòng)機(jī)的常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，將所述三相不平衡交流的頻率設(shè)定在所述同步電動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)頻率以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，備有直流輸出機(jī)構(gòu)，其在對(duì)所述逆變器輸出所述三相不平衡的交流之前，輸出直流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，備有逐漸增加所述直流電流的機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，備有逐漸增加所述直流電流的機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，備有操作機(jī)構(gòu)，其從外部手動(dòng)輸入所述三相不平衡的交流電流的振幅上限值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，備有下限限制器，其限制所述三相不平衡的交流電壓的上限值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，以檢測(cè)所述逆變器的直流側(cè)的電流的方式構(gòu)成所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)，確保該電流檢測(cè)通電寬度為10μs以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，備有指令所述三相不平衡的交流電流的正弦波和余弦波成分的大小的機(jī)構(gòu)；導(dǎo)出所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出電流的正弦波和余弦波的機(jī)構(gòu)；控制這些正弦波和余弦波成分與所述指令的各成分一致的機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，備有構(gòu)成所述驅(qū)動(dòng)控制裝置的微處理器，所述驅(qū)動(dòng)控制裝置包括所述常數(shù)測(cè)定控制機(jī)構(gòu)，備有將所述逆變器的主電路、所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及所述微處理器形成為一體的模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，由所述驅(qū)動(dòng)控制裝置驅(qū)動(dòng)的所述同步電動(dòng)機(jī)被安裝在空調(diào)機(jī)、或冷凍或冷藏用的壓縮機(jī)中。
12.一種同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其備有直流電源；逆變器，其由所述直流電源供電、輸出交流電；PWM控制部，其對(duì)所述逆變器進(jìn)行脈寬調(diào)制控制；同步電動(dòng)機(jī)，其被供給所述逆變器所輸出的交流電；電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)流入所述同步電動(dòng)機(jī)中的電流；和驅(qū)動(dòng)控制裝置，其基于對(duì)所述同步電動(dòng)機(jī)的速度指令，作用在所述PWM控制部，變速驅(qū)動(dòng)所述同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還備有頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)，其設(shè)定所述同步電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)測(cè)定用的頻率；對(duì)所述逆變器輸出由所述頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定的頻率的三相不平衡交流電的機(jī)構(gòu)；基于該三相不平衡交流電輸出時(shí)的所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，計(jì)算所述同步電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的機(jī)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)，備有從外部手動(dòng)設(shè)定所述三相不平衡交流電的頻率的手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)，備有在所述三相不平衡交流輸出時(shí)，將其頻率連續(xù)地或階段地變化的機(jī)構(gòu)，運(yùn)算所述電氣常數(shù)的機(jī)構(gòu)，備有在該各個(gè)頻率下，基于所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，計(jì)算所述同步電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的機(jī)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述頻率設(shè)定機(jī)構(gòu)，備有在所述三相不平衡交流輸出時(shí)，將其頻率連續(xù)地或階段地變化的機(jī)構(gòu)；基于在該各個(gè)頻率下的所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，計(jì)算所述同步電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的機(jī)構(gòu)；將這些運(yùn)算值收斂在規(guī)定值內(nèi)時(shí)的電氣常數(shù)設(shè)定在所述驅(qū)動(dòng)控制裝置中的機(jī)構(gòu)。
16.一種同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的調(diào)整方法，該同步電動(dòng)機(jī)控制裝置備有直流電源；逆變器，其由該直流電源供電，輸出交流電；PWM控制器，其對(duì)該逆變器進(jìn)行脈寬調(diào)制；同步電動(dòng)機(jī)，其被供給所述逆變器所輸出的交流；電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)流入該同步電動(dòng)機(jī)的電流；驅(qū)動(dòng)控制裝置，其基于對(duì)所述同步電動(dòng)機(jī)的速度指令作用于PWM控制部，變速驅(qū)動(dòng)所述同步電動(dòng)機(jī)，上述同步電動(dòng)機(jī)控制裝置的調(diào)整方法其特征在于，包括自所述逆變器向所述同步電動(dòng)機(jī)供給三相不平衡的交流電的步驟；基于該三相不平衡交流電供給時(shí)的所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，計(jì)算所述同步電動(dòng)機(jī)的常數(shù)的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的調(diào)整方法，其特征在于，備有將所述三相不平衡交流的頻率設(shè)定在所述同步電動(dòng)機(jī)的最大驅(qū)動(dòng)頻率的25％以上的頻率的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的調(diào)整方法，其特征在于，備有在供給所述三相不平衡交流電的步驟之前，自所述逆變器向所述同步電動(dòng)機(jī)供給直流電的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的調(diào)整方法，其特征在于，供給所述三相不平衡交流電的步驟包括將所述三相不平衡交流電的頻率連續(xù)或階段地變化的步驟；在所述各頻率的三相不平衡交流電供給時(shí)，基于所述電流檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，計(jì)算所述同步電動(dòng)機(jī)的電氣常數(shù)的步驟；及將該運(yùn)算結(jié)果的變化收斂在規(guī)定值內(nèi)的時(shí)候的常數(shù)設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)控制裝置中的步驟。
全文摘要
一種不機(jī)械地固定同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，不依賴電動(dòng)機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子的機(jī)構(gòu)，可在短時(shí)間內(nèi)高精度廣泛地進(jìn)行電氣常數(shù)地測(cè)定或自動(dòng)調(diào)整的同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置或其調(diào)整方法。自逆變器(3)對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)(5)，施加逐漸增加的直流電，使轉(zhuǎn)子位置和磁極軸的位置一致。接著，供給最高旋轉(zhuǎn)頻率之上的高頻(ω1t)三相不平衡交流電，根據(jù)此時(shí)電動(dòng)機(jī)(5)中流入的電流值(IDC)通過計(jì)算測(cè)定同步電動(dòng)機(jī)的電感(Lq、Ld)等電氣常數(shù)，自動(dòng)調(diào)整控制器(2)。
文檔編號(hào)H02P6/18GK1835383SQ20061000415
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者巖路善尚, 李東升, 能登原保夫, 遠(yuǎn)藤常博, 鈴木尚禮, 吉田嘉雄, 安藤達(dá)夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立空調(diào)系統(tǒng), 日立家用電器公司